PV-Überschusssteuerung: Hysterese, Zeitglieder und Schaltschwellen für Verbraucher

Eine Überschussregel kann takten, wenn dieselbe Schwelle eine Last ein- und ausschaltet. Bei 2200 W Einspeisung lässt ein Heizstab mit 2000 W am Netzanschluss nur 200 W übrig. Eine Regel mit sofortigem Abschalten unter 2200 W schaltet den Heizstab anschließend wieder aus. Das gilt unter diesen Bedingungen, nicht zwangsläufig für jede einfache Automatisierung.

Zuerst die Messgröße festlegen

S bezeichnet hier die Nettoeinspeisung am Netzanschluss: Einspeisung positiv, Bezug negativ. Das ist eine gewählte Vorzeichenkonvention, keine allgemeine Zählervorgabe. Andere Integrationen melden positiven Bezug. Wechselrichterleistung allein genügt nicht, weil Hausverbrauch und Batterieflüsse die verbleibende Leistung verändern. Benötigt wird aktuelle Leistung in Watt, keine aufsummierte Bezugs- oder Einspeiseenergie in Kilowattstunden.

Zwei Energiezähler können innerhalb eines Berichtsintervalls beide steigen. Auch Bezug und Einspeisung auf verschiedenen Phasen können gleichzeitig auftreten. Die Regelung benötigt deshalb die passende Nettomessung, korrekte Vorzeichen und bekannte Phasensaldierung. Bei Nulleinspeisung kann ein Netzleistungswert nahe null abgeregelte Erzeugung verdecken; die folgende einfache Regel ermittelt diese verfügbare Reserve nicht.

Unterschiedliche Bedingungen für AUS und EIN

Die folgenden Werte erläutern eine feste ohmsche Last von 2000 W. Das sind keine universellen Geräteeinstellungen. Ein normaler Start verlangt S ≥ 2200 W durchgehend für drei Minuten und mindestens zehn Minuten seit dem letzten Abschalten. Normales Abschalten verlangt S ≤ −200 W durchgehend für fünf Minuten und mindestens fünfzehn Minuten seit dem Start. Beim Verlassen einer Schwellenbedingung beginnt die zugehörige Bestätigungszeit anschließend neu.

AUS + Einschaltbedingung bestätigt + Mindestpause vorbei → EIN
EIN + Abschaltbedingung bestätigt  + Mindestlaufzeit vorbei → AUS
Sonst den bestätigten Zustand beibehalten.

Vor dem Start:     S = 2200 W
Nach dem Start:    S = 2200 − 2000 = 200 W
Abschaltprüfung:   200 ≤ −200 ist falsch
Schwellenabstand:  2200 − (−200) = 2400 W

Bei dieser unkompensierten Messgröße und einschließlich verglichenen Grenzwerten muss der Abstand größer als der tatsächliche Lastsprung sein, damit am Einschaltpunkt nicht unmittelbar die Gegenschwelle erreicht wird. Gleichheit kann bereits die Abschaltbedingung erfüllen. Veränderliche Leistung, Messfehler und andere Lasten benötigen Reserve. Eine Regelung mit ausdrücklicher Kompensation der eigenen Last verwendet ein anderes Modell; die Aussage gilt nicht unverändert für jede Architektur.

Vier Zeiten erfüllen verschiedene Aufgaben

• Die Einschaltverzögerung filtert kurze Phasen ausreichenden Überschusses.
• Die Abschaltverzögerung überbrückt kurze Defizite.
• Die Mindestlaufzeit begrenzt normales Abschalten nach einem Start.
• Die Mindestpause begrenzt erneutes Einschalten nach einem Stopp.

Eine Abschaltverzögerung ist bei zusätzlicher Mindestlaufzeit nicht die maximale Bezugsdauer. Verschwindet die Solarleistung unmittelbar nach dem Start, können die beispielhaften 15 Minuten für die 2-kW-Last allein bis zu 0,5 kWh Netzbezug verursachen. Die Abwägung hängt von tatsächlichem Bezugs- und Einspeisetarif, Wärmebedarf und Gerätevorgaben ab. Ein allgemeines Preisverhältnis entscheidet darüber nicht.

Temperaturgrenzen, elektrische Schutzfunktionen und Gerätefehler haben Vorrang vor diesen wirtschaftlichen Zeitregeln. Heizgeräte benötigen die vorgeschriebenen unabhängigen Schutzfunktionen. Für Wärmepumpen gelten freigegebene Steuerschnittstellen und Herstellervorgaben zu Lauf- und Pausenzeiten. Die Heizstab-Beispielregel erlaubt keine beliebige Unterbrechung der Verdichter-Netzversorgung.

Frische Daten und bestätigte Schaltvorgänge

Schnelleres Abfragen erzeugt keine neuen Zählermessungen. Zeitstempel erfassen und veraltete oder ungültige Werte zurückweisen. Kurze Mittelung kann Rauschen verringern, verzögert aber auch die Reaktion; das Zeitfenster muss zum Meldetakt passen. Mittelung beseitigt den dauerhaften Einfluss der zugeschalteten Last auf die Bilanz nicht.

Ein Schaltbefehl bestätigt noch keinen geänderten Relaiszustand. Geeignete Rückmeldungen verwenden, Wiederholungen begrenzen und für fehlende Daten oder Kommunikation eine zum Gerät passende Reaktion festlegen. Nach Neustart zuerst tatsächlichen Zustand und Zeitaufzeichnungen abgleichen. Wartezeiten von Home-Assistant-Triggern mit for überleben weder Neustart noch Neuladen der Automatisierungen; gegebenenfalls sind gespeicherte Fristen und ein Startabgleich erforderlich.

Batterien und Ladepunkte

Ein Speicher kann Überschuss aufnehmen oder ein Defizit durch Entladung verdecken. Eine Ladestandsschwelle allein verhindert keine Entladung in den gesteuerten Verbraucher. Dafür können abgestimmte Leistungsgrenzen, gemessener Batteriefluss oder eine unterstützte Entladesperre nötig sein. Batterievorrang bedeutet nicht, dass andere Verbraucher niemals laufen: Voller Speicher oder begrenzte Ladeleistung können Überschuss übrig lassen. Umwandlungsverluste hängen von Anlage und Betriebspunkt ab.

Beim verbreiteten AC-Laden mit mindestens 6 A und nominal 230 V ergeben sich rund 1,38 kW je genutzter Phase: 1,38, 2,76 oder 4,14 kW bei einer, zwei oder drei Phasen. Fahrzeug, Wallbox und Kommunikationsverfahren sind maßgeblich. Das sind Ladeleistungen, keine zwingenden Überschussschwellen: Bewusst erlaubter Netz- oder Batteriebezug kann eine Lücke ergänzen. Der Wechsel von einer auf drei Phasen bei unverändert 6 A verändert die Leistung um 2,76 kW; bei zugleich geändertem Strom entsteht nicht immer derselbe Sprung. Phasenwechsel benötigen kompatible Geräte und deren vorgesehenen Unterbrechungsablauf.

Fragen und Antworten

Genügen gestaffelte Zeiten bei mehreren Lasten?

Unterschiedliche Verzögerungen können helfen, garantieren aber nach verzögerten Befehlen, Neustarts oder alten Messwerten keine Koordination. Eine gemeinsame Steuerung kann Leistung für einen ausstehenden Start reservieren, Zustand und Folgemessung bestätigen und erst danach eine weitere Last berücksichtigen. Prioritäten und Abschaltreihenfolge müssen die Gerätegrenzen beachten.

Lässt sich daraus die Lebensdauer eines Schützes ableiten?

Nein. Fünfzehn Minuten EIN plus zehn Minuten AUS ergeben einen vollständigen Zyklus von 25 Minuten, langfristig also 2,4 Zyklen pro Stunde. Durch die Fenstergrenzen kann eine einzelne Stunde mehr Startzeitpunkte enthalten. Ein Zyklus entspricht nicht automatisch zwei vom Hersteller angegebenen Schaltungen; maßgeblich ist die Datenblattdefinition. Mechanische Lebensdauer wird ohne Last ermittelt, elektrische Lebensdauer hängt von Gebrauchskategorie, Strom und Spannung ab. Eine angegebene Zahl ergibt weder einen Ausfalltermin noch eine Garantie gegen verschweißte Kontakte.

Was sollte die Inbetriebnahme nachweisen?

Korrekte Zählervorzeichen, kein unmittelbares selbst ausgelöstes Abschalten, Rücksetzen unterbrochener Schwellenzeiten, Mindestpause, Umgang mit alten Daten, fehlgeschlagene Schaltungen, Wiederanlauf und Abstimmung mit Batterie und weiteren Lasten. Das Beispiel erklärt die Regelung; Schutz- und Schalttechnik müssen den Anforderungen der Installation und Geräte entsprechen.

Quellen

• Fronius: Solar API
• Fronius: Ohmpilot operating instructions
• Schneider Electric: Mechanical and electrical durability
• Stiebel Eltron: SHP-O Plus operation and installation
• evcc: Solar surplus charging
• evcc: Home battery
• evcc: Load-point configuration
• Home Assistant: Troubleshooting automations